一种适用于远海的可拓展式多模块浮式光伏系统

本发明涉及海上光伏，尤其涉及一种适用于远海的可拓展式多模块浮式光伏系统。

背景技术：

1、离岸浮式光伏指在海面水域环境进行光伏发电，是一种新的能源利用方式和资源开发模式，具有发电量高、土地占用少、易与其它产业相结合等特点，有利于优化能源消费结构，商业化前景广阔，已逐渐成为行业发展的新方向和能源投资者争相参与的热点项目。

2、当前漂浮式光伏大规模应用主要集中在湖泊、水库、鱼塘、废水池等，其主要采用塑料浮箱结构加上部光伏板的形式，无法承受恶劣的风浪流等环境载荷。海域环境一般较为复杂、恶劣，风浪流复杂载荷的作用及水位升降对浮体的影响很大，故离岸浮式光伏需综合考虑系统的水动力特性、结构安全性、极端环境适应性以及经济性等一系列问题。

3、现有已公开的离岸浮式光伏技术多用于近海或遮蔽海域，环境条件较温和，其技术方案无法适用于恶劣海况。目前，挪威、芬兰等国也设计了针对远海海况的离岸浮式光伏方案，部分方案进行了模型试验或实海域测试，但暂未在实际工程项目中大规模应用。当前海上光伏方案多为单浮体或者铰接连接的多模块结构，连接件在恶劣海况下成为最易损坏的构件之一，成为光伏系统远海应用的技术瓶颈之一。目前大部分现有方案的建造、安装成本较高，不具有良好的经济性。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是传统漂浮式光伏平台在强风大浪环境下易损坏、成本高的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种适用于远海的可拓展式多模块浮式光伏系统，包括多个浮体平台和系泊系统，所述浮体平台之间通过系泊系统连接形成可拓展式多模块浮式光伏系统，其中，所述浮体平台包括由水线面以下向水线面以上方向依次布置的下浮体结构、甲板和光伏板，所述下浮体结构为漂浮钢桁架的浮体结构型式，包括：浮筒、下部框架、中间框架、上部框架和固定式直梯。

3、优选地，所述浮筒为水平圆柱式空心浮筒，若干个所述浮筒组成正方形框架。

4、进一步地，所述下部框架为两根交叉布置的圆柱式钢管。

5、进一步地，所述上部框架为正方形框架，中间设置交叉布置的横梁；所述固定式直梯布置在下浮体结构的边缘处。

6、优选地，所述系泊系统包括：连接缆、锚链、抓力锚；所述连接缆挂在所述浮筒中部，通过所述连接缆将每两个浮体平台连接。

7、优选地，所述连接缆为柔性缆绳。

8、进一步地，所述锚链采用悬链线形式，包括质量小、刚度小的ⅰ段和质量大、刚度大的ⅱ段，所述i段的一端挂在每个下浮体结构浮筒正方形框架的最外侧一角，所述ⅱ段的一端与抓力锚相连，通过所述锚链对每个基本单元进行系泊定位；所述抓力锚固定在海底面上。

9、优选地，所述甲板的骨架结构包括：甲板框架、横向骨材和纵向骨材；所述甲板框架包括圆柱形空心钢管组成的外部正方形框架和内部十字布置的横撑，所述横向骨材和纵向骨材均选用工字钢。

10、进一步地，所述甲板布置光伏板及光伏板支架，所述光伏板中间预留运维通道。

11、进一步地，所述光伏板支架包括：檀条、斜梁、斜撑、前立柱、后立柱，所述光伏板支架组合固定在所述甲板的横向骨材上。

12、本发明的技术效果：

13、1.本发明提供的适用于远海的可拓展式多模块漂浮光伏平台，克服了连接件易损坏的缺点，可在复杂风浪流环境下，实现离岸浮式光伏系统的大面积布放、作业和运维；

14、2.本发明采用钢结构，解决了塑料浮箱在海洋环境下易损坏问题；采用桁架式设计理念，降低钢用量，提升光伏平台经济性；采用水平圆柱浮箱结构，基于浅吃水和尺寸优化，减小光伏平台所受风浪载荷，提高结构安全性；

15、3.本发明采用水平圆柱形浮箱和高干舷设计，优化浮体主尺度，形成“随波逐流”效应，减小波浪爬升，杜绝波浪砰击光伏板可能性，与立柱相比，水平圆柱形浮箱水线面积大，吃水浅，潮位或者冰雨雪等附加载荷引起的浮体吃水变化比较小，对稳性和水动力性能影响不大；

16、4.本发明采用柔性缆绳连接方式，缆绳仅承受拉力，克服了弯扭力，对平台的运动性能有改善；

17、5.本发明甲板由一系列的工字钢等型材组成，大幅降低重量；另外，由于“镂空”特性，冰雨雪等可以及时通过孔隙离开平台，解决了堆积问题。

18、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

技术特征：

1.一种适用于远海的可拓展式多模块浮式光伏系统，其特征在于，包括多个浮体平台和系泊系统，所述浮体平台之间通过系泊系统连接形成可拓展式多模块浮式光伏系统，其中，所述浮体平台包括由水线面以下向水线面以上方向依次布置的下浮体结构、甲板和光伏板，所述下浮体结构为漂浮钢桁架的浮体结构型式，包括：浮筒、下部框架、中间框架、上部框架和固定式直梯。

2.如权利要求1所述的适用于远海的可拓展式多模块浮式光伏系统，其特征在于，所述浮筒为水平圆柱式空心浮筒，若干个所述浮筒组成正方形框架。

3.如权利要求2所述的适用于远海的可拓展式多模块浮式光伏系统，其特征在于，所述下部框架为两根交叉布置的圆柱式钢管。

4.如权利要求3所述的适用于远海的可拓展式多模块浮式光伏系统，其特征在于，所述上部框架为正方形框架，中间设置交叉布置的横梁；所述固定式直梯布置在所述下浮体结构的边缘处。

5.如权利要求1所述的适用于远海的可拓展式多模块浮式光伏系统，其特征在于，所述系泊系统包括：连接缆、锚链、抓力锚；所述连接缆挂在所述浮筒中部，通过所述连接缆将每两个浮体平台连接。

6.如权利要求5所述的适用于远海的可拓展式多模块浮式光伏系统，其特征在于，所述连接缆为柔性缆绳。

7.如权利要求6所述的适用于远海的可拓展式多模块浮式光伏系统，其特征在于，所述锚链采用悬链线形式，包括质量小、刚度小的ⅰ段和质量大、刚度大的ⅱ段，所述i段的一端挂在每个下浮体结构浮筒正方形框架的最外侧一角，所述ⅱ段的一端与所述抓力锚相连，通过所述锚链对每个所述浮体平台进行系泊定位；所述抓力锚固定在海底面上。

8.如权利要求1所述的适用于远海的可拓展式多模块浮式光伏系统，其特征在于，所述甲板的骨架结构包括：甲板框架、横向骨材和纵向骨材；所述甲板框架包括圆柱形空心钢管组成的外部正方形框架和内部十字布置的横撑，所述横向骨材和纵向骨材均选用工字钢。

9.如权利要求8所述的适用于远海的可拓展式多模块浮式光伏系统，其特征在于，所述甲板上布置光伏板及光伏板支架，所述光伏板中间预留运维通道。

10.如权利要求9所述的适用于远海的可拓展式多模块浮式光伏系统，其特征在于，所述光伏板支架包括：檀条、斜梁、斜撑、前立柱和后立柱，所述光伏板支架组合固定在所述横向骨材上。

技术总结
本发明公开了一种适用于远海的可拓展式多模块浮式光伏系统，涉及海上光伏技术领域，其包括多个浮体平台和系泊系统，所述浮体平台之间通过系泊系统连接形成可拓展式多模块浮式光伏系统，其中，所述浮体平台包括由水线面以下向水线面以上方向依次布置的下浮体结构、甲板、光伏板，所述下浮体结构为漂浮钢桁架的浮体结构型式，包括：浮筒、下部框架、中间框架、上部框架和固定式直梯。本发明克服了连接件易损坏的缺点，可在复杂风浪流环境下，实现离岸浮式光伏系统的大面积布放、作业和运维。

技术研发人员：张显涛,田新亮,王荣泽,李欣,程正顺,温斌荣
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17